Wie funktioniert ein Faserlaser? Einsatzgebiete und Funktionsweise
Faserlaser zum gravieren, Beschriften und Anlassen von Metallen und Kunststoffen
Faserlaser werden häufig in Beschriftungslasern zum Laserbeschriften und Lasergravieren von verschiedenen Materialien eingesetzt. Präzise und dauerhafte Laserbeschriftungen machen sie in vielen Industriezweigen beliebt.
Wir selbst bieten zwei verschiedene Faserlaser als Beschriftungslaser / Lasermarkierer zum Laserberschriften von Metallen und Kunstoffen an, den INTEGRA und GRAVIS. Einige Markierungsbeispiele finden Sie auf den Produktseiten oder in unserem Videobereich.
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Wie funktioniert ein Faserlaser ?
Faserlaser in Beschriftungslasern
Faserlaser mit 1064 Nanometer (nm) Wellenlänge arbeitet mit einer speziellen Faser, die aus drei Schichten besteht: dem Kern (Core), dem Mantel (Cladding) und der Ummantelung (Coating). Der Kern ist das Innere der Faser, in dem das Licht reist. Der Mantel ist eine Schicht um den Kern herum, die dabei hilft, das Licht im Kern zu halten und zu leiten. Die Ummantelung schützt die Faser und sorgt dafür, dass sie flexibel bleibt.
Innerhalb des Kerns befinden sich winzige Teilchen namens Ytterbium, ähnlich wie Kieselsteine am Boden eines Teiches. Wenn Licht durch die Faser geleitet wird, werden diese Ytterbium-Teilchen angeregt. Ähnlich wie das Einwerfen eines Kieselsteins in einen Teich, verursacht die Anregung der Ytterbium-Teilchen, dass sie ein weiteres Lichtteilchen genau derselben Art freisetzen. Dies nennt man “stimulierte Emission”.
Diese freigesetzten Lichtteilchen springen dann durch den Kern und treffen auf weitere angeregte Ytterbium-Teilchen, was zu noch mehr Licht führt. Dies ist wie ein Schneeballeffekt für Licht.
Schließlich wird das verstärkte Licht durch eine Seite der Faser herausgelassen. Das Licht, das dabei entsteht, hat eine bestimmte Farbe, die für viele Anwendungen nützlich ist und normalerweise unsichtbar ist, da sie im Infrarotbereich liegt.
Diese Art von Laser wird oft in verschiedenen Bereichen verwendet, wie zum Beispiel in der Medizin für Operationen oder in der Industrie für das Schneiden von Materialien, weil es ein starkes und präzises Licht liefert.
MOPA oder Q-Switched Faserlaser - Die Unterschiede
Vorteile von modernen MOPA FAserlasern
MOPA- und Q-switched Faserlaser sind zwei verschiedene Arten von Lasern, die unterschiedliche Methoden zur Erzeugung des Laserstrahls verwenden. MOPA Systeme sind durch Ihre präziseren Ansteuerungsmöglichkeiten oft die bessere Wahl.
MOPA FASERLASER
Bei MOPA-Faserlasern wird das Laserlicht zuerst langsam erzeugt und dann verstärkt, ähnlich wie wenn man langsam einen Wasserhahn aufdreht und dann die Wasserströmung verstärkt. Dies ermöglicht eine präzise Steuerung der Pulsenergie und der Pulsdauer. Diese Flexibilität macht MOPA-Laser ideal für Anwendungen, bei denen eine genaue Kontrolle der Lichtleistung erforderlich ist, wie zum Beispiel bei der Laserbeschriftung von Produkten oder der Materialbearbeitung. Außerdem bieten MOPA-Systeme eine bessere Reproduzierbarkeit der Laserparameter über lange Einsatzzeiten hinweg. MOPA Systeme glänzen mit großen Frequenzbereichen und einer variablen Pulsweite, dadurch lassen sich hervorragende Anlassbeschriftungen erzeugen und auch eine Vielfalt von Kunststoffen lasermarkieren.
Q-SWITCHED FASERLASER
Q-switched Faserlasererzeugen hingegen sehr schnelle und starke Lichtimpulse, ähnlich wie ein Blitz, der kurz aufleuchtet und dann verschwindet. Diese kurzen, intensiven Pulse sind gut geeignet für Anwendungen, bei denen eine hohe Spitzenleistung erforderlich ist, wie zum Beispiel bei Tiefengravuren von Metallen. Allerdings bieten Q-switched-Systeme weniger Flexibilität in Bezug auf die Steuerung der Pulsenergie und der Pulsdauer im Vergleich zu MOPA-Lasern. Die Pulsweite ist hier fest und nicht einstellbar zudem ist der Frequenzbereich zu einem MOPA Gerät eher klein.
FAZIT
Zusammenfassend bieten MOPA-Faserlaser eine präzise Steuerung und bessere Reproduzierbarkeit der Lichtparameter, während Q-switched-Faserlaser für Anwendungen mit hoher Spitzenleistung geeignet sind, aber weniger Flexibilität bei der Steuerung bieten. Letztendlich hängt die Wahl zwischen den beiden Systemen von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab.
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Einsatzgebiete von Faserlasern
Wo werden Faserlaser eingesetzt ?
- Faserlaser für industrielle Laserbeschriftungen
Faserlaser werden in der Industrie zur Laserbeschriftung von Metallen, Kunststoffen, Keramiken, Glas und anderen Materialien verwendet. Sie können Logos, Seriennummern, Barcodes, QR-Codes, Texte und andere Informationen präzise und dauerhaft aufbringen. - Bauteilkennzeichnung mittels Faserlaser in der Automotive-Industrie
In der Automobilindustrie werden Faserlaser zur Laserbeschriftung oder Lasergravur von Ersatzteilen, Komponenten und Werkzeugen eingesetzt. Das können beispielsweise Motorblöcke, Getriebekomponenten, Ventile oder Kunststoffteile sein. Die Lasermarkierungen dienen der Rückverfolgbarkeit, Identifikation und Qualitätssicherung. - Produktkennzeichnung in der Elektronikindustrie
Faserlaser werden zur Lasermarkierung von elektronischen Bauteilen, Leiterplatten und Mikrochips verwendet. Sie können winzige Codes, Seriennummern oder spezifische Informationen aufbringen, ohne die empfindlichen Bauteile zu beschädigen. - Markieren von medizinischen Geräten und Instrumente
Faserlaser finden Anwendung in der Medizintechnik zur Laserbeschriftung von chirurgischen Instrumenten, medizinischen Geräten, Implantaten oder Verpackungen. Die präzisen Markierungen ermöglichen eine eindeutige Identifikation, Rückverfolgbarkeit und Sterilisation. - Faserlaser in der Schmuck- und Uhrenindustrie
Faserlaser werden für die individuelle Lasergravuren von Schmuckstücken, Uhren, Edelmetallen und Edelsteinen verwendet. Sie können feine Details, Muster und personalisierte Informationen aufbringen. - Verpackungsindustrie
Faserlaser ermöglichen die Laserkennzeichnung von Verpackungen, Etiketten und Folienmaterialien. Sie können beispielsweise Herstellerinformationen, Verfallsdaten, Chargencodes oder Logos aufbringen. - Lebensmittel- und Getränkeindustrie
Faserlaser finden Anwendung in der Kennzeichnung von Lebensmitteln und Getränken, insbesondere bei Glasflaschen, Dosen oder Verpackungen. Sie können Barcodes, Produktinformationen, Seriennummern oder Qualitätskennzeichnungen präzise aufbringen.
Die Einsatzgebiete von Faserlasern zum Laserbeschriften und Lasergravieren sind vielfältig und reichen über verschiedene Branchen hinweg. Die präzisen und dauerhaften Kennzeichnungen ermöglichen eine verbesserte Rückverfolgbarkeit, Identifikation, Qualitätskontrolle und Branding von Produkten und Komponenten.
Welche Materialien Können Faserlaser verarbeiten
Faserlaser Beschriftungslaser - Nutzungsmöglichkeiten
MOPA Faserlaser sind vielseitig und können eine breite Palette von Materialien für verschiedene Anwendungen verarbeiten.
Faserlaser können gravieren, tiefengravieren, anlassen und entschichten (z.B. gepulverte oder lackierte Bauteilen).
Folgend einige Beispiele für Materialien, die mit einem Faserlaser verarbeitet werden können:
Beschriften von Metallen und Kunststoffen mittels Faserlaser
- Metalle: Stahl, Edelstahl, Aluminium, Kupfer, Messing, Titan
- Kunststoffe: Acryl, ABS, PET, PETG, PC, PMMA uvm. (mit einstellbarer Pulsweite)
- Keramik
Tiefengravieren mit Faserlaser
- Metalle: Stahl, Edelstahl, Aluminium, Kupfer, Messing
- Sonstige Hartmetalle
- Keramik
- Hartkunststoffe
Anlassbeschriftungen mit MOPA Faserlasern
- Edelstahl
- Aluminium eloxiert
- Titan
- Messing
Entschichten von beschichteten Oberflächen mit einem Faserlaser
- Farbbeschichtungen: Farben, Lacke, Pulverbeschichtungen
- Oxidationsschichten: Anodisierte Schichten auf Metallen
- Schutzschichten: Schutzlacke, Kunststoffbeschichtungen
- Leiterbahnen: Elektronische Leiterbahnen auf Leiterplatten
- Wärmeleitpasten: Thermische Verbindungen auf elektronischen Bauteilen
Die genaue Bearbeitbarkeit hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter die Leistung, die Fokussierungsoptik, die Laserparameter und die spezifischen Anforderungen der Anwendung.
Wieviel Leistung braucht Ein Faserlaser?
Wieviel Watt benötigt ein Beschriftungslaser für qualitative Lasermarkierungen
Bei der Auswahl eines Faserlasers für Lasergravuren und Laserbeschriftungen von Kunststoffen und Metallen stehen verschiedene Laserleistungen zur Verfügung. Die genaue Laserleistung, die Sie benötigen, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Darunter das zu bearbeitende Material, die gewünschte Gravurtiefe und die Produktionsgeschwindigkeit.
-
- Faserlaser mit kleiner Leistung (bis 20W)
Niedrigleistungs-Faserlaser in diesem Leistungsbereich eignen sich gut für einfache Laserbeschriftungen auf Kunststoffen und dünnen Metallbeschichtungen. Diese Laser sind in der Regel kostengünstig und ideal für kleinere Produktionsumgebungen oder den Einsatz in Laboren.
Die Gravurfläche sollte einen Bereich von 110 x 110 mm nicht überschreiten. - Faserlaser mit mittlerer Leistung (bis 60W)
Faserlaser mit mittlerer Leistung liegen im Bereich von 30 bis 60 Watt. Sie bieten eine gute Kombination aus Leistung und Präzision und eignen sich für die Gravur von Metallen wie Edelstahl, Aluminium und Messing. Diese Laser sind in der Regel vielseitig einsetzbar und werden häufig in der Industrie eingesetzt. Ein System mit 60W kann als ein guter Allrounder angesehen werden. Allgemein sollte man für den gewerblichen oder industriellen Gebrauch keine Faserlaser unter 30W betreiben um flexibel auf Veränderungen reagieren zu können. - Faserlaser mit hoher Leistung (> 80W)
Faserlaser in dieser Leistungsklasse sind in der Lage, tiefe und sehr schnelle Gravuren in Metallen durchzuführen. Sie bieten eine hohe Produktionsgeschwindigkeit und sind ideal für anspruchsvolle Anwendungen in der Metallbearbeitung und der industriellen Fertigung.
Laser mit dieser Leistung werden auch gerne im Schmuckbereich zum Schneiden von Dünnblechen bis 1mm, für z.B. Namensketten, verwendet.
- Faserlaser mit kleiner Leistung (bis 20W)
Es ist wichtig zu beachten, dass die genaue Laserleistung auch von anderen Faktoren abhängt, wie der Strahldurchmesser und der Fokussierung des Lasers. Ein breiterer Strahldurchmesser kann beispielsweise bei bestimmten Anwendungen von Vorteil sein, während ein enger fokussierter Strahl eine höhere Energiedichte bietet.
Bei der Auswahl der Laserleistung sollten Sie die spezifischen Anforderungen Ihrer Anwendung, die Materialien, die Sie bearbeiten möchten, und Ihre gewünschte Produktionsrate berücksichtigen. Es empfiehlt sich, sich von Experten beraten zu lassen, um die optimale Laserleistung für Ihre spezifischen Anforderungen zu ermitteln.
Lebensdauer eines Faserlasers
Faserlaser Lebensdauer im Vergleich mit CO2 und UV Lasern
Die Lebensdauer von Lasern kann stark variieren und wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst, einschließlich der Art des Lasers, der Qualität der verwendeten Komponenten, der Betriebsbedingungen und der Wartung. Hier sind grobe Schätzungen für die Lebensdauern von Faserlasern, CO2-Lasern (Glasröhre und Metallröhre) und UV-Lasern:
Faserlaser
Die Lebensdauer von Faserlasern kann in der Regel sehr hoch sein, insbesondere wenn sie ordnungsgemäß gewartet werden. Hochwertige Faserlaser können oft eine Lebensdauer von bis zu 100.000 Betriebsstunden erreichen. Einige Faktoren wie die Kühlung und der Zustand der optischen Komponenten können jedoch die Lebensdauer beeinflussen.
CO2-Laser (Glasröhre)
Die Lebensdauer von CO2-Lasern mit Glasröhren kann variieren, abhängig von der Qualität der Röhre, der Betriebsleistung und anderen Faktoren. In vielen industriellen Anwendungen können CO2-Laser mit Glasröhren eine Lebensdauer von etwa 10.000 bis 30.000 Betriebsstunden erreichen. Allerdings kann die Effizienz dieser Laser mit der Zeit abnehmen. Bei kleineren Systemen oder qualitativ schlechteren Röhren liegt diese in der Regel zwischen 2.500 bis 10.000 Betriebsstunden.
CO2-Laser (Metallröhre)
CO2-Laser mit Metallröhren sind oft langlebiger als solche mit Glasröhren. Sie können eine Lebensdauer von 20.000 bis 40.000 Betriebsstunden oder mehr erreichen. Die metallischen Röhren sind robuster und weniger anfällig für Veränderungen der Laserleistung im Laufe der Zeit.
UV-Laser
UV-Laser verwenden kürzere Wellenlängen und erfordern spezielle Komponenten. Die Lebensdauer von UV-Lasern hängt von der Art des Lasers ab. UV-Laser können in der Regel Lebensdauern im Bereich von 10.000 bis 30.000 Betriebsstunden haben. Allerdings können die Anforderungen an die Kühlung und die Stabilität der optischen Elemente die Lebensdauer beeinflussen.
Beschriftungslaser GRAVIS als Faserlaser
Der sichere ALL-IN-ONE Lasermarkierer für Ihr Unternehmen
GRAVIS Beschriftungslaser als Komplettlösung.
Durch die moderne MOPA Technologie lassen sich mit dem Gravis präzise, kontrastreiche oder sogar farbige Laserbeschriftungen, Gravuren oder Anlassfarben herstellen.
Wahlweise erhältlich in Laserschutzklasse 1 oder 2 bietet diesr Beschriftungslaser eine sicher Lösung für viele Anwendungsbereiche in Ihrem Betrieb.
Durch die optional erhältliche X-Achse lassen sich auch mit kleinen Optiken große Beschriftungsfelder realisieren, ideal für die Serienproduktion oder große Bauteile.
Beschriftungslaser INTEGRA als Faserlaser
Kostengünstiger Stand-Alone Lasermarkierer
INTEGRA MK2 als Stand-Alone oder Integrationslösung.
Durch die integrierte SPS Steuerung lassen sich diverse Ein- und Ausgänge frei programmieren.
Ideal, wenn der Laserbeschrifter in eine bestehende Prozesskette, z.B. in Verbindung mit Robotik, eingesetzt werden soll.
Durch die vorhandenen Interlockanschlüsse lässt sich dieser Beschriftungslaser nicht nur einfach sondern auch sicher in Laserschutzräumen oder Einhausungen integrieren.
